《午夜微博》讲述了都市青年林峰（张译饰）在深夜通过微博与一位神秘女子（王俊凯饰）进行文字交流，逐渐产生了情感纠葛。陈晓（陈数饰）是林峰的同事，她对林峰的深夜微博行为感到困惑和担忧。

随着故事的发展，林峰发现这位女子的真实身份竟然是他的前女友（王景春饰），而她之所以在深夜发微博是为了报复林峰。两人在虚拟与现实的交错中展开了一场情感纠葛。